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==Leere Seite==
 
 
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|height="1000px"|
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==Aufgaben zur Energie==
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====Energieträger und Energieformen====
  
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{|class="wikitable" style="float:right;"
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!
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Energieträger
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Name der Energieform
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Holz
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|colspan="2"|chemische Energie
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heißes Wasser
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|colspan="2"|Wärmeenergie
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geriebener Luftballon
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|colspan="2"|elektrische Energie
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Licht
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|colspan="2"|Lichtenergie<ref>Das Licht selbst besteht nicht aus Energie, es enthält die Energie! Was das Licht selbst ist, kann man nicht so einfach beantworten.</ref>
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laufender Mensch
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|Bewegungsenergie
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|rowspan="3"|mechanische Energie
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[[Media:Luftballon Druecken.jpg|zusammengedrückter Luftballon]]
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|Spannenergie
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hochgelegenes Wasser in einem Stausee
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|Lageenergie
 
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===Mit den Ohren sehen===
 
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Blinde können mit dem sogenannten "Klick-Sonar" sich orientieren.
 
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*Erläutere, wie das funktioniert.
 
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Mit den Augen sehen wir ganz ähnlich.
 
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*Vergleiche das "Sehen" mit den Ohren und das mit den Augen.
 
  
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===Ein Stift===
 
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Du schreibst mit einem schwarzen Stift auf einem weißen Papier und kannst die Schrift lesen.
 
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*Warum ist das Papier hell und die Schrift dunkel?
 
  
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===Im Theater===
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'''1)''' Eine Batterie ist ein Energieträger. Denn in der Batterie steckt Energie, mit der man einen Motor antreiben kann.
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<gallery widths=300px heights=190px  perrow=2>
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*Nenne drei weitere Gegenstände, die auch Energieträger sind und sage, was man mit dieser Energie machen kann.
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Bild:Theaterscene 4Männer.jpg|Bild1: Vier Männer auf der Bühne.
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Bild:Theaterscene_asiatisch.jpg|Bild2: Ein asiatisches Theaterstück.
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</gallery>
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Erkläre, warum wir auf den Fotos das sehen, was wir sehen:
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'''2)''' Die Tabelle zeigt, welche verschiedenen Namen man der Energie verschiedener Träger gegeben hat.
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*Nenne für jede Energieform ein ''anderes'' Beispiel in folgender Art:
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:"Der Wind, also Luft, die sich schnell bewegt, enthält Bewegungsenergie."
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<br style="clear: both" />
  
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;Bild1
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{|class="wikitable" style="text-align: right; float:right; "
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!style="border-style: solid; border-width: 5px "|
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Gegenstand
  
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A: Die Haare der beiden Männer sind nicht zu sehen, die Gesichter dagegen schon.
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!style="border-style: solid; border-width: 5px "|
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Energiemenge in Joule
  
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B: Der Anzug dieses Herrn ist deutlich sichtbar, die Anzüge der beiden linken Männer sind nicht zu sehen.
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|style="border-style: solid; border-width: 5px "|
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Sonnenlicht auf einen m<sup>2</sup> für eine Sekunde
  
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;Bild2
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|style="border-style: solid; border-width: 5px "|
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1.300 J
  
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A: Hier ist es auffällig dunkel.
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|style="border-style: solid; border-width: 5px "|
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ein Liter Benzin
  
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B: Der Prinz trägt einen Mantel, der von oben bis unten aus dem gleichen Stoff gemacht ist. Trotzdem ist er an unterschiedlichen Stellen ganz unterschiedlich hell.
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|style="border-style: solid; border-width: 5px "|
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30.000.000 J
  
−
[[Datei:Toepfe_Edelstahl.jpg|thumb|300px]]
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|-
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|style="border-style: solid; border-width: 5px "|
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Akku eines E-Autos<ref>Siehe Wikipedia: [https://de.wikipedia.org/wiki/Tesla_Model_3#Batterietechnik Tesla Model 3]</ref>
  
−
===Töpfe===
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|style="border-style: solid; border-width: 5px "|
−
Auf dem nebenstehenden Bild sieht man Töpfe aus Edelstahl. Manche Stellen des Bildes sind hell, manche dunkel. Erkläre das für die Stellen A bis C.
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180.000.000 J
  
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:A: Rechts des Griffes sieht man eine dunkle Linie.
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:B/C: Der gesamte rechte Deckel ist dunkler als der linke.
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|style="border-style: solid; border-width: 5px "|
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aufgepumpter Fahrradreifen
  
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===Die Lochkamera===
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|style="border-style: solid; border-width: 5px "|
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Auf der Mattscheibe einer Lochkamera kann man ein Bild sehen, das auf dem Kopf steht.
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600 J
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*Zeichne den Aufbau der Lochkamera und erkläre, wie das Bild entsteht.
+
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*Wie verändert sich das Bild, wenn man den Abstand zwischen Schirm und Loch vergrößert? Erkläre dies anhand einer Zeichnung und einem Text.
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*Wie verändert sich das Bild, wenn man die Lochblende verkleinert? Erkläre auch dies mit Text und Bild.
+
  
−
[[Datei:Auge_Evolution.png|right]]
+
|-
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[[Datei:Nocube.png|thumb|250px]]
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|style="border-style: solid; border-width: 5px "|  
−
===Augen===
+
Schulranzen auf einem ein Meter hohen Tisch
−
Die Abbildung zeigt vier verschiedene Augentypen.
+
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*Welche Tiere haben solche Augen?
+
−
*Wie heißen die verschiedenen Augentypen?
+
−
Je komplexer das Auge, desto besser kann man damit sehen. In der Evolution hat sich deshalb das Auge von Typ a) bis zu Typ d) weiterentwickelt.
+
−
*Erläutere für jede Entwicklungsstufe den gewonnenen Vorteil.
+
  
−
===Der Sehvorgang===
+
|style="border-style: solid; border-width: 5px "|
−
Wenn ich aus dem Fenster schaue, dann sehe ich dort einen Kirschbaum.
+
100 J
−
*Man kann diesen Vorgang mit dem Prinzip von "Sender und Empfänger" erklären. Was ist damit gemeint?
+
−
*Erkläre die einzelnen Phasen dieses Wahrnehmungsvorganges.
+
  
−
===Wahrnehmung===
+
|-
−
Dieses Bild zeigt...?
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|style="border-style: solid; border-width: 5px "|
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Ein Liter kochendes Wasser<ref>Im Vergleich zu Zimmertemperatur bei 20°C.</ref>
  
−
Eigentlich nur ein paar schwarze Flecken. Nein, es sind schwarze Kreise mit Aussparungen. Aber nein, es ist ein Würfel!
+
|style="border-style: solid; border-width: 5px "|
−
*Was kann man aus diesem Bild über das menschliche Sehen lernen?
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300.000 J
  
−
==Der Begriff des Feldes in der Geschichte der Physik==
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|-
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;Titus Lucretius Carus (Lucrez) (ca. 99-55 v.Chr.):
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|style="border-style: solid; border-width: 5px "|
−
:"Lucrez erinnert zuerst an die beständigen, äußerst schnellen und stürmischen Bewegungen der feinen Atome, die in den Poren aller Körper zirkulieren und von ihrer Oberfläche ausstrahlen. Jeder Körper sendet nach dieser Anschauung nach allen Seiten Ströme solcher Atome, welche eine unaufhörliche Wechselwirkung zwischen allen Gegenständen im Raume herstellen. [...] Lucrez lehrt uns, daß vom Magneten eine so heftige Ausströmung stattfindet, daß sie ''durch Verdrängung der Luft einen leeren Raum zwischen dem Magneten und dem Eisen bewirkt'', in welchen dieses hineinstürzt. [...] jene Wirkung [soll] dadurch hervorgebracht werden, daß jeder Körper beständig von allen Seiten von Stößen der Luftatome getroffen wird und daher nach derjenigen Richtung weichen muß, in welcher eine Lücke sich bietet, wenn nicht entweder sein Gewicht zu groß, oder dagegen seine Dichtigkeit so gering ist, daß die Luftströme unbehindert durch die Poren des Körpers ihren Weg nehmen können. Hieraus wird uns denn auch klargemacht, weshalb gerade das Eisen so heftig vom Magnet angezogen wird. Unser Lehrgedicht führt dies einfach auf seine Struktur und sein spezifisches Gewicht zurück, indem die übrigen Körper teils, wie das Gold, zu schwer seien, um durch jene Ströme bewegt und durch den luftleeren Raum an den Magnetstein herangedrängt zu werden, teils, wie das Holz, so porös, daß die Ströme frei und also ohne mechanischen Anstoß hindurchfliegen können."<ref>[http://www.anova.at/1sitemap/Philosophie/38-Lange,%20Friedrich%20Albert%20-%20Geschichte%20des%20Materialismus.pdf#page=1&zoom=auto,-13,800 Friedrich Albert Lange: Geschichte des Materialismus und Kritik seiner Bedeutung in der Gegenwart, 1873], S. 218 </ref>
+
Fahrradfahrerin mit 30 km/h
  
−
;Averröes (1126-1198):
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|style="border-style: solid; border-width: 5px "|
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:"Der Magnet ''verändert'' die Teile des ''Mediums'', z.B. Luft oder Wasser, wenn er sie berührt, und diese verändern dann die nächsten Teile und so weiter, bis der Magnetismus das Eisen erreicht, in dem eine Wirkkraft hervorgerufen wird, die verursacht, dass es sich dem Magneten nähert."
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3.000 J
 +
|-
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|style="border-style: solid; border-width: 5px "|
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eine Tafel Schokolade
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|style="border-style: solid; border-width: 5px "|
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2.000.000 J
  
−
;René Descartes (1596-1650):
 
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[[Datei:Descartes_Aetherwirbel.jpg|thumb|Der Äther transportiert mit Wirbeln die Planeten um die Sonne.]]
 
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[[Datei:Descartes_magnetic_field.jpg|thumb|300px|Descartes Darstellung des Erdmagnetfeldes.]]
 
 
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<br style="clear: both" />
 
  
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;Isaac Newton (1642-1726):
 
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:„Es ist undenkbar, dass leblose, rohe Materie auf andere […] Materie wirken sollte, ohne direkten Kontakt und ohne die Vermittlung von etwas anderem, das nicht materiell ist. Dass die Gravitation eine angeborene, inhärente und wesentliche (Eigenschaft) der Materie sein soll, so dass ein Körper auf einen anderen über eine Entfernung durch Vakuum hindurch und ohne die Vermittlung von etwas Sonstigem wirken soll, […], ist für mich eine so große Absurdität, dass ich glaube, kein Mensch, der eine in philosophischen Dingen geschulte Denkfähigkeit hat, kann sich dem jemals anschließen. ''Gravitation muss durch einen Vermittler erzeugt werden, welcher gleichmäßig nach bestimmten Gesetzen wirkt. Aber ob dieser Vermittler materiell oder immateriell ist, habe ich der Überlegung meiner Leser überlassen''.“
 
  
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:(Brief von Isaac Newton an Richard Bentley von 1692/1693 - in: Herbert Westren Turnbull, The correspondence of Isaac Newton 1961, Vol. III, S. 253-254) <ref>„It is unconceivable that inanimate brute matter should (without the mediation of something else which is not material) operate upon and affect other matter without mutual contact; as it must if gravitation in the sense of Epicurus be essential and inherent in it. And this is one reason why I desired you would not ascribe innate gravity to me. That gravity should be innate inherent and essential to matter so that one body may act upon another at a distance through a vacuum without the mediation of any thing else by and through which their action or force may be conveyed from one to another is to me so great an absurdity that I believe no man who has in philosophical matters any competent faculty of thinking can ever fall into it. Gravity must be caused by an agent acting constantly according to certain laws, but whether this agent be material or immaterial is a question I have left to the consideration of my readers.“
+
'''3)''' Aus der Tabelle kann man ablesen:
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:"Mit der Energie von 38 Stunden Sonnenlicht auf einen Quadratmeter kann man den Akku eines E-Autos aufladen."
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*Bilde drei weitere Sätze in dieser Art.
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<br style="clear: both" />
  
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zitiert nach Wikipedia: [https://de.wikipedia.org/wiki/Nahwirkung_und_Fernwirkung#Fernwirkung_im_Newtonschen_Gravitationsgesetz Nahwirkung und Fernwirkung]</ref>
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==Energiewandler / Energieumlader==
  
−
;Michael Faraday (1791–1867):  
+
[[Datei:Aufgaben_Energieumlader.png|399px|right]]
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:"Viele Kräfte wirken offenbar aus der Ferne; ihre physikalische Natur ist uns unverständlich. Trotzdem können wir viel Wahres und Sicheres über sie erfahren, unter anderem über die Eigenschaften des Raumes zwischen dem Körper, der wirkt, und dem, auf den gewirkt wird, oder zwischen zwei aufeinander wirkenden Körpern. Derartige Kräfte werden uns in Erscheinungen wie Schwerkraft, Licht, Elektrizität, Magnetismus usw. offenbart. [...]
+
'''4) Energie für Maschinen'''
  
−
:[...] um den Magneten herum, und durch diesen erhalten muß ein Zustand bestanden haben, [...] der die physikalische Beschaffenheit der magnetischen Kraftlinien beweist. Worin dieser Zustand besteht oder wovon er abhängt, kann man noch nicht sagen. Möglicherweise hängt er, wie ein Lichtstrahl, vom Äther ab;[...] Vielleicht hängt er von einem Spannungs- oder Schwingungszustand ab[...] Experimentell genommen ''ist der bloße Raum magnetisch'', aber in diesem Fall muß der Begriff eines bloßen Raumes ''auch'' denjenigen des ''Äthers'' einschließen; [...]"<ref>"Über die physikalischen Linien der magnetischen Kraft (1855)", zitiert nach [[Exzerpte_der_physik-geschichtlichen_Literatur#Titel|Sambursky]], S. 533-537</ref>
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Ein Automotor bekommt mit dem Benzin seine Energie und setzt damit das Auto in Bewegung. Der Motor wird dabei auch sehr heiss. Der Motor lädt die Energie vom Benzin auf die Bewegung des Autos und auf den heissen Motor um.
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:'''a)''' Trage in die Energieumladerdiagramme die passenden Energieträger oder den Namen des Umladers ein!
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:'''b)''' Wie kann man Energie von Licht auf Bewegung umladen? Zeichne dazu zwei geeignete Energieumlader hintereinander.
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<br style="clear: both" />  
  
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;James Clerk Maxwell (1831-1879):
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[[Datei:Aufgabe_Energie_für_Mensch_und_Tier.png|435px|right]]
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:"Die Phänomene Licht und Wärme geben Grund zur Annahme, dass es einen ätherischen Stoff gibt, der den Raum füllt und Körper durchdringt, der in der Lage ist in Bewegung versetzt zu werden, diese Bewegung von einem Teil zum nächsten weiterzuleiten und diese Bewegung auf grobe Materie zu übertragen um sie zu erwärmen und in vielerlei Hinsicht zu beeinflussen.
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'''5) Energie für den Menschen'''
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:Also muss die bei der Erwärmung des Körpers übertragene Energie vorher in dem bewegten Medium gewesen sein, denn die Schwingungen verließen die Wärmequelle einige Zeit bevor sie den Körper erreichten, und in dieser Zeitspanne muss die Energie zur Häfte als Bewegungsenergie des Mediums und zur Hälfte als Spannenergie vorgelegen haben."<ref>"We have therefore some reason to believe, from the phenomena of light and heat, that there is an ethereal medium filling space and permeating bodies, capable of being set in motion and of transmitting that motion from one part to another, and of communicating that motion to gross matter so as to heat it and affect it in various ways.<br/>Now the energy communicated to the body in heating it must have formerly existed in the moving medium, for the undulations had left the source of heat some time before they reached the body, and during that time the energy must have been half in the form of motion of the medium and half in the form of elastic resilience." Aus: "[https://en.wikisource.org/wiki/Page%3AA_Dynamical_Theory_of_the_Electromagnetic_Field.pdf/2 A Dynamical Theory of the Electromagnetic Field]", 1864. S. 460</ref>
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Mit welchen Energieträgern bekommen der Mensch, eine Kuh, eine Graspflanze und eine Weizenpflanze ihre Energie? In welche Träger wird die Energie hineingesteckt?
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*Trage die Begriffe in die Diagramme unter die Pfeile ein!
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Brot/Fleisch   Grashalme
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Muskelmasse&Fett&Milch
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Muskelmasse&Fett&Milch 
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Kot&Urin          Kot&Urin
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Wärme           Wärme
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Grashalme   Weizenkörner
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Bewegung          Bewegung
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Licht           Licht
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*Zeichne eine Energieumladerkette für einen Menschen, der nur Fleisch isst und einen Menschen, der nur Brot ist. Wo kommt schlußendlich die Energie für den Menschen her?
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<br style="clear: both" />  
  
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Albert Einstein beschreibt die neue Sicht auf Felder in der Maxwellschen Theorie so:
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'''6) Viele verschiedene Energieumlader'''
  
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:"Bei Faradays Experiment ist ein Draht erforderlich, der für das elektrische Feld zeugen kann, wie ja auch bei Örsteds Versuch ein Magnetpol oder eine Magnetnadel zum Nachweis des magnetischen Feldes gebraucht wird. Maxwells neues Theorem greift nun aber weit über diese Erfahrungstatsachen hinaus. Elektrisches und magnetisches Feld sind - oder, kürzer ausgedrückt: das ''elektromagnetische'' Feld ist nach Maxwells Theorie etwas Reales. Das elektrische Feld wird durch ein veränderliches magnetisches erzeugt, ganz gleich, ob nun ein Draht vorhanden ist, mit dem es sich nachweisen läßt, oder nicht. Ein magnetisches Feld wiederum wird durch ein veränderliches elektrisches Feld hervorgerufen, auch wenn kein Magnetpol da ist, der das anzeigt."<ref>Albert Einstein, aus: [[Literatur/Links#Geschichte_der_Physik|[Ein1938]]] S.99</ref>
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In [[Media: Energieumlader-Tabelle_teilausgefüllt_als_Aufgabe.pdf|dieser Tabelle]] sind viele Energieumlader aufgeführt. Auf der linken Seite sieht man, mit welchem Träger sie ihre Energie bekommen und oben kann man ablesen, mit welchem Träger sie die Energie wieder abgeben. Ein Baum bekommt seine Energie mit dem Licht und speichert sie in seinem Holz. Ein Ofen wiederum kann seine Energie mit Holz bekommen und sie mit der warmen Luft wieder abgeben.
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:"Das elektromagnetische Feld ist für den modernen Physiker nicht minder wirklich als der Stuhl, auf dem er sitzt."<ref>Albert Einstein, aus: [[Literatur/Links#Geschichte_der_Physik|[Ein1938]]] S.103</ref>
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;Albert Einstein (1879-1955): Gravitation durch Krümmung der 4dim Raum-Zeit
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*Ergänze die farbig markierten Lücken mit geeigneten Energieumladern.
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;Quantenfeldtheorie: (Feynman),
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==Fußnoten==
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<references />
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Aktuelle Version vom 17. November 2025, 23:13 Uhr

Aufgaben zur Energie

Energieträger und Energieformen

Energieträger

Name der Energieform

Holz

chemische Energie

heißes Wasser

Wärmeenergie

geriebener Luftballon

elektrische Energie

Licht

Lichtenergie[1]

laufender Mensch

Bewegungsenergie mechanische Energie

zusammengedrückter Luftballon

Spannenergie

hochgelegenes Wasser in einem Stausee

Lageenergie


1) Eine Batterie ist ein Energieträger. Denn in der Batterie steckt Energie, mit der man einen Motor antreiben kann.

  • Nenne drei weitere Gegenstände, die auch Energieträger sind und sage, was man mit dieser Energie machen kann.

2) Die Tabelle zeigt, welche verschiedenen Namen man der Energie verschiedener Träger gegeben hat.

  • Nenne für jede Energieform ein anderes Beispiel in folgender Art:
"Der Wind, also Luft, die sich schnell bewegt, enthält Bewegungsenergie."


Gegenstand

Energiemenge in Joule

Sonnenlicht auf einen m2 für eine Sekunde

1.300 J

ein Liter Benzin

30.000.000 J

Akku eines E-Autos[2]

180.000.000 J

aufgepumpter Fahrradreifen

600 J

Schulranzen auf einem ein Meter hohen Tisch

100 J

Ein Liter kochendes Wasser[3]

300.000 J

Fahrradfahrerin mit 30 km/h

3.000 J

eine Tafel Schokolade

2.000.000 J


3) Aus der Tabelle kann man ablesen:

"Mit der Energie von 38 Stunden Sonnenlicht auf einen Quadratmeter kann man den Akku eines E-Autos aufladen."
  • Bilde drei weitere Sätze in dieser Art.


Energiewandler / Energieumlader

Aufgaben Energieumlader.png

4) Energie für Maschinen

Ein Automotor bekommt mit dem Benzin seine Energie und setzt damit das Auto in Bewegung. Der Motor wird dabei auch sehr heiss. Der Motor lädt die Energie vom Benzin auf die Bewegung des Autos und auf den heissen Motor um.

a) Trage in die Energieumladerdiagramme die passenden Energieträger oder den Namen des Umladers ein!
b) Wie kann man Energie von Licht auf Bewegung umladen? Zeichne dazu zwei geeignete Energieumlader hintereinander.


Aufgabe Energie für Mensch und Tier.png

5) Energie für den Menschen

Mit welchen Energieträgern bekommen der Mensch, eine Kuh, eine Graspflanze und eine Weizenpflanze ihre Energie? In welche Träger wird die Energie hineingesteckt?

  • Trage die Begriffe in die Diagramme unter die Pfeile ein! 
Brot/Fleisch	  Grashalme
Muskelmasse&Fett&Milch
Muskelmasse&Fett&Milch  	
Kot&Urin          Kot&Urin
Wärme	          Wärme
Grashalme	  Weizenkörner
Bewegung          Bewegung
Licht	          Licht
  • Zeichne eine Energieumladerkette für einen Menschen, der nur Fleisch isst und einen Menschen, der nur Brot ist. Wo kommt schlußendlich die Energie für den Menschen her?


6) Viele verschiedene Energieumlader

In dieser Tabelle sind viele Energieumlader aufgeführt. Auf der linken Seite sieht man, mit welchem Träger sie ihre Energie bekommen und oben kann man ablesen, mit welchem Träger sie die Energie wieder abgeben. Ein Baum bekommt seine Energie mit dem Licht und speichert sie in seinem Holz. Ein Ofen wiederum kann seine Energie mit Holz bekommen und sie mit der warmen Luft wieder abgeben.

  • Ergänze die farbig markierten Lücken mit geeigneten Energieumladern.


Referenzfehler: Es sind <ref>-Tags vorhanden, jedoch wurde kein <references />-Tag gefunden.

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